重型吊车进场作业地基处理应用
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摘要：本文针对四川石化蜡油加氢装置加氢裂化反应器吊装，介绍了重型吊车作业时对地基加固处理的设计和复合性验证方法，提出了相应的计算和检测方法，并通过最终应用达到了作业及安全要求。
关键词：履带式吊车、地基处理、静载荷检测
前言
随着我国经济的高速发展和科学技术水平的进步，石油石化行业的设备大型化已成为炼化工程建设的一种趋势。目前，对于这类大型设备一般采用整体吊装技术，考虑到成本、场地等各类因素，这类设备的吊装通常会使用重型履带式吊车来完成。而重型履带式吊车本身自重较重，因此对行走和作业场地要求较高。地基处理的设计和施工质量直接关系到吊装作业的安全，如处理不当，往往导致工程事故的发生，且事后补救大多比较困难。所以，在进场前对重型吊车的行走和作业场地进行分析和验证是十分必要的。
本工程中采用吊车为LR11350，吊车自重1600t，吊件重量1000t。在吊车进场前，需要对起重机械作业场地的地基和承重结构下的基础进行设计和复核计算，即地基处理。地基处理是改善地基（土或岩石）的承载能力或抗渗能力所采取的工程技术措施，是确保起重机械安全作业的前提条件，也是吊装作业中至关重要的一个环节。地基处理的要求是根据工程初勘报告制定相应的处理措施，并严格执行处理措施和验收制度，以确保吊装作业的安全。对于重型起重机械而言，需要验算场地地基承载力。若地基不能满足承载要求时，一般需采用换填地基或铺设路基箱的方法来提高地基承载力或降低对地基的压强。
参照《270 万吨/年蜡油加氢裂化装置岩土工程勘察报告》，确认吊装作业区域地层分布特征基本如下：1层为素土层，层厚约0.2～0.3m；2层为漂石土层，层厚在1.5m以上（地勘报告中漂石土层为1.5～9.7m）。即可认为，自然地表开挖0.8～1m深度后，基坑处应为漂石土层，属于《勘察报告》中岩土分布2层漂石土（Q4al+pl）。（若未达到2层漂石层，应将1层素土全部挖掉。）
根据《报告》中“场区地基土的物理力学参数推荐值”，2层漂石土层基本数据如下：
1.1换填垫层地基承载力计算
换填垫层厚度需满足以下公式：
（1.1）
其中：pz ―相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压应力值，（kPa）；
pcz ― 垫层底面处土的自重压应力值，25kPa；
fa ― 垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值；
k ― 考虑转杆过程履带对地压力的变化，去不均衡系数k=1.5。
LR11350吊车履带下铺设路基箱，对矩形基础垫层底面处的附件压应力值：
（1.2）
其中：b ― 主吊车LR11350路基箱铺设宽度，6m；
l ― 主吊车LR11350路基箱铺设有效长度，17m；
pk ― 相应于荷载效应标准组合时，履带底面处的平均压应力值，145kPa；
pc ― 履带底面土的自重压力值，0kPa；
z ― 垫层厚度，1m；
θ ― 垫层的压力扩散角（°），取θ = 0° 。
路基箱拼铺宽度大于3m，按下式对地基承载力特征值进行修正：
（1.3）
其中：fak ― 地基承载力值，暂取250kPa（基础设计图纸取值为350 kPa）；
ηb ― 宽度地基承载力修正系数，取ηb = 3.0；
ηd ― 深度地基承载力修正系数，取ηd = 4.4；
γ ― 垫层以下土的重度，取γ= 2t /m3；
b ― 宽度，6m；
γm ― 换填土的加权平均重度，取γm= 2t /m3；
d ― 换填深度，0m。
则有：
垫层与地基安全，能够满足工程要求。
垫层底面宽度b′需比基础宽度增宽；
其中：z ―― 垫层厚度，1m；
θ ―― 压力扩散角，取θ = 20°。
适当增大，放坡宽度取1m。
1.2行走场地处理
1.2.1地基换填施工方法
要求该区域地面强度达到25t /m3以上，换填深度1m，施工程序如下：
（1）对该区域进行强夯；
（2）开挖至需求标高，确认挖至漂石土层；
（3）按每层200mm回填级配砂石，每层级配砂石整平并洒水后，均需利用大型压路机反复碾压；
（4）进行承载力试验，以确认换天后实际承载能力；
（5）换填表层浇注300mm厚C30混凝土。
另外，搅拌级配砂石时按每立方30kg的配比加入水泥，以提高其强度，并要通过堆砌围堰、覆盖防水布等措施对换填坑槽进行防浸保护。
1.2.2路基箱铺设方法
单块路基箱尺寸为6000×2200×260mm，为保证路基箱与混凝土地面结合严密，需在路基箱下先行铺设20mm厚细砂。
主吊车LR11350路基箱铺设方法为：两侧路基箱接缝均匀错开，履带位于路基箱正中均匀错开，铺设完毕后需整平碾压，使整个吊装区域达到统一标高。
2、地基静载荷检测
2.1试验方法
吊车和设备进场前，对按照上述方法给出的场地处理方法处理后的场地进行检测，采用现场静载荷试验法，设计要求该地基承载力特征值不小于300kPa。试验静载荷为2倍的设计承载力特征值600kPa。试验载荷分级、测读沉降时间、各级载荷下的沉降稳定标准、终止加荷条件以及承载力的确定等，均执行《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002，《岩土工程勘察规范》GB50021-2001，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002，《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002。
试验采用面积0.5×0.5=0.25m2正方形承压板，由配重作反力，用慢速维持法，千斤顶逐级加荷，加载分八级，每级20kN。当每级荷载达到稳定标准后，加下一级荷载，直至到180kN终止。（0.25m2×600 kPa=150kN）
2.2结果分析
对碎石基础2个点位进行了静载荷检测，均是在同一标高的地基上检测；依据建设单位、监理单位要求的试验点位检测。所测地基基础2个点位最终加载到设计载荷2倍即600kPa（150kN），最终沉降量分别为： 第一点为2.43mm 、第二点为1.91mm，均没有出现极限荷载点，地基未破坏。
2.3检测结论
地基静荷载加载至600 kPa（150kN）时，地基均没有出现极限荷载点，地基未破坏。地基满足设计承载力特征值不小于300 kPa的要求。
3、结束语
在石油石化工程建设中，重大设备（构件）的吊装，必须结合吊车重量和场地特点等情况，对作业处地基选择切实可行、合理可靠、便捷有效的施工方法。它是吊装作业顺利进行的前提和保证。本文正是基于这种客观事实，结合施工现场的实际情况，设计制订了地基处理和检测方案。文中所给出的处理和检测方案，紧密联系工程实际，不仅具有可操作性，而且对今后此类工程的施工，也提供了一定的参考和借鉴价值。
参考文献：建筑地基基础设计规范.GB50007-2002
建筑地基基础工程施工质量验收规范.GB50202-2002，
建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002
地基与基础工程施工工艺标准。中国建筑工业出版社，2003，11